1、齒輪噪聲的產生機理
齒輪嘯叫噪聲產生的激震源是齒輪嚙合時存在的傳動誤差,形成激振力,引起傳動系統的振動響應,振動響應傳遞到減速器外部的殼體、懸架、車身等結構上,引起嘯叫,引起客戶投訴。齒輪嘯叫具有單階高頻特性,頻率一般在700~4000赫茲之間,由嚙合齒輪傳動誤差峰值確定。傳動誤差是指當驅動輪在恒定角速度下轉動時,被動輪實際轉速比驅動輪慢。理論上,齒輪為漸開線形狀,齒輪嚙合無誤差,只要系統具有絕對剛性且無安裝誤差。在工程應用中,由于各種因素,如齒輪的加工制造、減速器安裝誤差、材料彈性變形等,都會導致傳動誤差的客觀存在。
材料彈性力學原理使齒輪嚙合時,主、被動齒輪可簡化為懸臂梁繞軸心線旋轉,在承受載荷時產生彎曲變形,齒面接觸區存在彈性形變。另外,由于齒輪加工誤差、殼體加工誤差、裝配誤差等客觀因素的影響,使齒輪實際嚙合點與理論嚙合區域發生偏移,產生嚙合沖擊激勵。為減少齒輪嚙合誤差,應在設計初期對齒輪進行模擬預測,以減少齒輪嚙合誤差。齒形修形是優化齒面接觸位置及應力大小的一種有效方法,微觀修形可用于一對嚙合的齒輪或單齒輪進行修形,工程實踐中一般采用單齒輪修形,其效率高,生產成本低。通常影響齒形修形的主要因素是修形、修形、齒根修形、齒根修形和齒頂修形,其中修形參數的確定既要兼顧修形參數,又要考慮齒軸的安全系數,避免因修形過大而導致齒根彎曲強度降低。圖4示出傳統的齒形修形形式,包括左右端直線修形、螺旋線修形和鼓形修形。具體齒廓修形方案的選擇要綜合考慮輸入載荷激勵的大小、傳遞路徑的剛度和易于加工等因素,并結合 NVH仿真工具對齒廓修形方案進行優選。
2、齒形修整
在載荷作用下,齒軸材料圍繞旋轉軸心線產生相應的變形,同時存在齒輪加工誤差、減速器裝配誤差等客觀原因,導致齒軸與理論嚙合區的偏差。通過優化齒形方向,可合理分配齒面接觸位置和尺寸。通常齒向修形分為直線修形和鼓形修形兩種形式。
3、結論
綜合工程開發經驗,減速器齒輪的優化設計應達到以下目標:
(1)齒面中心接觸,充分利用齒面寬度,避免齒面和齒頂受力;
(2)電動汽車減速器的輸入級齒輪轉速非常高,峰-峰 TE應小于2μ m;
(3)將最大接觸應力及齒面載荷分布系數減至最小;
(4)齒面接觸應力和傳動誤差作為修形設計和調整的依據。